DE2052221B2 - Verfahren zum erzeugen einer siliciumoxidschicht auf einem siliciumsubstrat und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zum erzeugen einer siliciumoxidschicht auf einem siliciumsubstrat und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
- Publication number
- DE2052221B2 DE2052221B2 DE19702052221 DE2052221A DE2052221B2 DE 2052221 B2 DE2052221 B2 DE 2052221B2 DE 19702052221 DE19702052221 DE 19702052221 DE 2052221 A DE2052221 A DE 2052221A DE 2052221 B2 DE2052221 B2 DE 2052221B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- silicon
- silicon substrate
- container
- gas stream
- oxide layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 17
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 2
- -1 B. less than 200 A Chemical compound 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
- C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
- H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
- H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
- H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/02255—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28158—Making the insulator
- H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/3165—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
- H01L21/31654—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
- H01L21/31658—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe
- H01L21/31662—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe of silicon in uncombined form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Siliciumoxidschicht auf einem Siliciumsubstrat, bei
dem ein erster Gasstrom aus Sauerstoff und ein zweiter Gasstrom aus einem inerten Gas gemischt über das
Siliciumsubstrat geführt werden, während dieses gleichzeitig erwärmt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 34 60 003 bekannt. Mit diesem bekannten Verfahren ist es nicht
möglich, die für die Erzeugung von Halbleiterelementen erforderlichen Genauigkeiten mit einer wirtschaftlich
vertretbaren Anzahl von Verfahrensschritten zu erreichen, die bei der Massenproduktion notwendig sind, um
die elektrischen Parameter der Bauelemente in engen vorgegebenen Toleranzbereichen zu halten.
Aus der US-PS 34 26 422 ist ein Verfahren zur Bildung einer Oxidschicht auf einem Siliciumsubstrat
bekannt. Das Substrat wird in einem Behälter, z. B. einer geschmolzenen Quarzröhre, erwärmt, während trockener
oder feuchter Sauerstoff über das Substrat geleitet wird. Dieses bekannte Verfahren weist den Nachteil auf,
daß bei der Ablagerung sehr dünner Siliciumoxidschichten, z. B. weniger als 200 A, die Zeit, die zur
Durchführung der Oxidation erforderlich ist, sehr kurz ist, so daß die Steuerung bei einer Reproduktion dieses
Verfahrens sehr schwer ist. Die Qualität der Schicht ist für viele Anwendungsbereiche nicht ausreichend.
Aus der DT-AS 12 87 411 ist es bei einem Verfahren
zum Herstellen einer Oxidschicht auf der Oberfläche eines Siliciumkristalls bekannt, vor dem Erwärmen des
Siliciumsubstrats in dem Behälter befindliche Oxidationsgase mit Hilfe eines nur aus einem inerten Gas
bestehenden Gasstromes herauszuspülen und das Siliciumsubstrat auf 10000C zu erwärmen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Oxidschicht auf einem Siliciumsubstrat
zu schaffen, mit dem in wenigen Verfahrensschritten qualitativ hochwertigere und exakt vorbestimmbare
Oxidschichten reproduzierbar erzeugt werden können.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erwärmen des Siliciumsubstrats in dem Behälter
befindliche Oxidationsgase mit Hilfe eines nur aus dem inerten Gas bestehenden Gasstromes herausgespült
werden, daß nach dem Erwärmen des Siliciumsubstrats der erste und der zweite Gasstrom in einer gemeinsamen
Eingangsleitung derart gemischt werden, daß die Durchflußgeschwindigkeit des ersten Gasstromes etwa
4% der Durchflußgeschwindigkeit der Summe des ersten und zweiten Gasstromes beträgt und daß nach
dem En eichen der gewünschten Dicke der Siliciumoxidschicht die Zuführung des ersten Gasstromes geschlossen
wird.
Das die Erfindung aufweisende Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von MNOS-Feldeffekttransistoren,
da diese z. B. in Großserienfertigung mit exakt vorbestimmbaren elektrischen Kennwerten hergestellt
werden können, wodurch der Ausschuß vermindert wird. Diese Transistoren werden in bistabilen Kippschaltungen
verwendet, die als Datenspeicher geeignet sind. Sie benötigen eine sehr dünne Oxidschicht, die z. B.
50 A dick sein kann.
Das die Erfindung aufweisende Verfahren wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe
von Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt
F i g. 1 eine prinzipielle Schnittdarstellung durch ein
Gerät, das zur Durchführung des die Erfindung aufweisenden Verfahrens geeignet ist;
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Wachstumsgeschwindigkeit einer nach dem die Erfindung aufweisenden
Verfahren hergestellten Siliciumdioxidschicht.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, werden Siliciumkristalle 16 in einem als Epitaxialreaktor dienenden Behälter 14
auf ein Aufnahmeteil 17 aufgesetzt, das aus Kohle besteht. Der Behälter 14 wird sequenziell ausgepumpt
und für zwei Minuten von einem Stickstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 301 pro Minute durchflossen. Eine
Vakuumpumpe 8 saugt das Stickstoffgas von einem Behälter 10 durch den Behälter 14. Durch den
Stickstoffgasstrom wird das gesamte Oxidationsgas aus dem Behälter 14 entfernt. Der Stickstoffgasstrom wird
durch ein Eingangsventil 22 gesteuert, das mit einer Eingangsleitung 23 verbunden ist. Das Stickstoffgas
gelangt über ein Ausgangsventil 20 in die freie Atmosphäre. Das Siliciumkristall 16 auf dem rotierenden
Aufnahmeteil 17 wird auf eine Temperatur zwischen 70O0C und UOO0C erwärmt. Vorzugsweise
wird eine Temperatur von etwa 10000C gewählt. Die
erforderliche Wärme wird von einer Induktionsspule 26 direkt in dem Behälter 14 erzeugt. Die Spule 26 ist
unmittelbar unter dem rotierenden Aufnahmeteil 17 angeordnet. Sie wird durch ein Netzgerät 28 mit
Hochfrequenz erregt. Der Druck in dem Behälter 14 liegt nun etwas über dem normalen atmosphärischen
Druck.
Nun gelangt Sauerstoff von einem Behälter 32 über
ein Steuerventil 36 und die Eingangsleitung 23 mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 1,21 pro Minute in den
Behälter 14. Die Durchflußgeschwindigkeit des in den
Behälter 14 einströmenden Sauerstoffs beträgt 3,84% von der gesamten DurchfluBgeschwindigkeit. Auf dem s
Siliciumkristall 16 entsteht nun eine Oxidschicht 50.
Der verdünnte Sauerstoffgasstrom in dem Stickstoffgasstrom ermöglicht die Bildung einer 70 A dicken
Siliciumdioxidschicht auf dem Siliciumkristall 16 innerhalb von 20 Minuten. Das Zeit-Dicke-Verhältnis geht
aus der Kurve A in Fi g. 2 hervor. Die Dicke ist vertikal
in Angström und die Zeit horizontal in Minuten aufgetragen. Die Oxidationstemperatur beträgt dabei
10000C. Wenn die Oxidationszeit nur 15 Minuten beträgt, entsteht gemäß F i g. 2 eine 52,5 Ä dicke ι s
Siliciumoxidschicht 50 auf dem Siliciumkristall 16. In einem Ausführungsbeispiel des die Erfindung aufweisenden
Verfahrens oxidiert das Siliciumkristall 16 15 Minuten lang unter den oben genannten Bedingungen.
Das Ventil 36 wird dann geschlossen und der μ Stickstoffgasstrom so lange aufrechterhalten bis der
gesamte Sauerstoff aus dem Behälter 14 entfernt ist. Die Siliciumkristalle 16 können nun gekühlt und aus dem
Behälter 14 entnommen werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch eine Siliciumnitrid- is
schicht 58 vor der Kühlung abgelagert.
Eine lOOOÄ dicke Siliciumnitridschicht 58 wird
ebenfalls bei 10000C auf der Siliciumoxidschicht 50 in dem Behälter 14 gebildet. Dazu wird Siliciumalkyl von
einem Behälter 70 über ein Ventil 62 und die y~>
Eingangsleitung 23 in den Behälter 14 gebracht. Gleichzeitig gelangt Ammoniak aus einem Behälter 72
über ein Ventil 66 und die Eingangsleitung 23 für etwa zwei Minuten in den Behälter 14. In Anbetracht der
kurzen Ablagerungsperioden für die Oxidschicht und für die Siliciumnitridschicht findet keine wesentliche Veränderung
in der Akzepiorkonzentration der p-Bereiche 52 und 54 statt. Diese Bereiche, die als Source- und
Drain-Elektroden dienen, wurden zuerst in dem η-dotierten Siliciumkristall 16 gebildet. Das mit
Siliciumnitrid-Siliciumoxid beschichtete Siliciumkristall 16 wird nun gekühlt und aus dem Behälter 14 entfernt.
Das teilweise vorgearbeitete Siliciumkristall 16 bildet nun einen nicht verdampfbaren Metall-Siliciumnitrid-Siliciumoxid-Siliciumfeldeffektspeichertransistor
(MNOS). Die Gate-Elektrode, die z.B. aus Aluminium bestehen kann, wird durch ein Vakuum-Aufdampfverfahren
und durch einen entsprechenden Heizvorgang auf der Siliciumnitridschicht 58 erzeugt. Auf den
p-Bereichen 52 und 54 werden eine Source- und eine Drain- Elektrode ebenfalls durch ein Vakuumdampfverfahren
und durch einen Ätzvorgang erzeugt. Der Metall-Nitridoxidsilicium-(MNOS) Feldeffektspeichertransistor
ist nun komplett. Durch die langsame Bildung der dünnen Siliciumoxidschicht 50 durch thermische
Oxidation entsteht an der Grenzfläche zwischen der Siliciumoxidschicht 50 und dem η-dotierten Bereich des
Transistors keine Elektronenfalle. Mit Hilfe der Siliciumoxidschicht 50 wird bereits bei der Herstellung
des MNOS-Fe'.deffektspeichertransistors festgelegt, daß diese Transistoren später eine geringe Drift
aufweisen. Die nach dem die Erfindung aufweisenden Verfahren hergestellten Siliciumoxidschichten 50 auf
den Siliciumkristallen 16 verzögern die Bildung von Elektronenfallen in den Siliciumoxidschichten der
Feldeffekttransistoren.
Ein MNOS-Feldeffektspeichertransistor, dessen Siliciumdioxidschicht
nach dem die Erfindung aufweisenden Verfahren hergestellt wird, weist eine geringe
Arbeitsdrift auf.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Erzeugen einer Siliciumoxidschicht auf einem Siliciumsubstrat, bei dem ein erster s
Gasstrom aus Sauerstoff und ein zweiter Gasstrom aus einem inerten Gas gemischt über das Siliciumsubstrat
geführt werden, während dieses gleichzeitig erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Erwärmen des Siliciumsubstrats (16) in dem Behälter (14) befindliche Oxidationsgase mit
Hilfe eines nur aus dem inerten Gas bestehenden Gasstromes herausgespült werden, daß nach dem
Erwärmen des Siliciumsubstrats der erste und der zweite Gasstrom in einer gemeinsamen Eiiigangsleitung
(23) derart gemischt werden, daß die Durchflußgeschwindigkeit des ersten Gasstromes etwa
4% der Durchflußgeschwindigkeit der Summe des ersten und zweiten Gasstromes beträgt und daß
nach dem Erreichen der gewünschten Dicke der Siliciumoxidschicht (50) die Zuführung (36) des
ersten Gasstromes geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat auf eine Temperatur
erwärmt wird, die zwischen 7000C und HOO0C
liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Siliciumsubstrat auf 10000C erwärmt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Behälter (14) vorgesehen ist, der eine Cingangsleitung (23) und eine Absaugevorrichtung
(20, 8) aufweist, und daß die Eingangsleitung (23) über ein Ventil (22) mit einem das inerte Gas
beinhaltenden Behälter (10) und über ein zweites Ventil (36) mit einem den Sauerstoff beinhaltenden
Behälter (32) verbunden ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US86969969A | 1969-10-27 | 1969-10-27 | |
US96969969A | 1969-10-27 | 1969-10-27 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2052221A1 DE2052221A1 (de) | 1971-05-19 |
DE2052221B2 true DE2052221B2 (de) | 1977-07-07 |
DE2052221C3 DE2052221C3 (de) | 1978-03-02 |
Family
ID=27128132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2052221A Expired DE2052221C3 (de) | 1969-10-27 | 1970-10-23 | Verfahren zum Erzeugen einer Siliciumoxidschicht auf einem Süiciumsubstrat und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3647535A (de) |
CH (1) | CH540993A (de) |
DE (1) | DE2052221C3 (de) |
FR (1) | FR2066517A5 (de) |
GB (1) | GB1274986A (de) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3892891A (en) * | 1970-06-30 | 1975-07-01 | Rca Corp | Provision of reproducible thin layers of silicon dioxide |
US3837905A (en) * | 1971-09-22 | 1974-09-24 | Gen Motors Corp | Thermal oxidation of silicon |
US3984587A (en) * | 1973-07-23 | 1976-10-05 | Rca Corporation | Chemical vapor deposition of luminescent films |
US4098924A (en) * | 1976-10-19 | 1978-07-04 | Westinghouse Electric Corp. | Gate fabrication method for mnos memory devices |
US4167915A (en) * | 1977-03-09 | 1979-09-18 | Atomel Corporation | High-pressure, high-temperature gaseous chemical apparatus |
DE2723500C2 (de) * | 1977-05-25 | 1984-08-30 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Verfahren zum Abscheiden von Siliziumdioxydschichten auf Halbleiteranordnungen |
US4376796A (en) * | 1981-10-27 | 1983-03-15 | Thermco Products Corporation | Processing silicon wafers employing processing gas atmospheres of similar molecular weight |
FR2547775B1 (fr) * | 1983-06-23 | 1987-12-18 | Metalem Sa | Procede de decoration d'un article, application d'un procede de traitement d'un element de silicium, utilisation d'une plaque de silicium traitee et article decore |
US4510172A (en) * | 1984-05-29 | 1985-04-09 | International Business Machines Corporation | Technique for thin insulator growth |
US4638762A (en) * | 1985-08-30 | 1987-01-27 | At&T Technologies, Inc. | Chemical vapor deposition method and apparatus |
US4776925A (en) * | 1987-04-30 | 1988-10-11 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method of forming dielectric thin films on silicon by low energy ion beam bombardment |
JP2768952B2 (ja) * | 1988-08-04 | 1998-06-25 | 忠弘 大見 | 金属酸化処理装置及び金属酸化処理方法 |
JP2907095B2 (ja) * | 1996-02-28 | 1999-06-21 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US7101812B2 (en) * | 2002-09-20 | 2006-09-05 | Mattson Technology, Inc. | Method of forming and/or modifying a dielectric film on a semiconductor surface |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3158505A (en) * | 1962-07-23 | 1964-11-24 | Fairchild Camera Instr Co | Method of placing thick oxide coatings on silicon and article |
US3385729A (en) * | 1964-10-26 | 1968-05-28 | North American Rockwell | Composite dual dielectric for isolation in integrated circuits and method of making |
US3426422A (en) * | 1965-10-23 | 1969-02-11 | Fairchild Camera Instr Co | Method of making stable semiconductor devices |
US3460003A (en) * | 1967-01-30 | 1969-08-05 | Corning Glass Works | Metallized semiconductor device with fired-on glaze consisting of 25-35% pbo,10-15% b2o3,5-10% al2o3,and the balance sio2 |
-
1969
- 1969-10-27 US US869699A patent/US3647535A/en not_active Expired - Lifetime
-
1970
- 1970-10-19 GB GB49455/70A patent/GB1274986A/en not_active Expired
- 1970-10-23 DE DE2052221A patent/DE2052221C3/de not_active Expired
- 1970-10-26 CH CH1583470A patent/CH540993A/de not_active IP Right Cessation
- 1970-10-26 FR FR7038505A patent/FR2066517A5/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1274986A (en) | 1972-05-17 |
US3647535A (en) | 1972-03-07 |
DE2052221C3 (de) | 1978-03-02 |
DE2052221A1 (de) | 1971-05-19 |
CH540993A (de) | 1973-10-15 |
FR2066517A5 (de) | 1971-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1614540C3 (de) | Halbleiteranordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2414982C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements | |
DE19829309B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines thermischen Oxidfilms auf Siliciumcarbid | |
DE2052221C3 (de) | Verfahren zum Erzeugen einer Siliciumoxidschicht auf einem Süiciumsubstrat und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens | |
DE2824564C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Halbleiterelementen wie Photodioden | |
DE2422195C2 (de) | Verfahren zur Vermeidung von Grenzschichtzuständen bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen | |
DE1564963C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines stabilisierten Halbleiterbauelements | |
DE1952626B2 (de) | Verfahren zur herstellung von isolationsschichten auf halbleitersubstraten durch hochfrequenz-kathodenzerstaeubung | |
DE1444496A1 (de) | Epitaxialer Wachstumsprozess | |
DE2636961A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines halbleiterspeicherelementes | |
DE1163981B (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit pn-UEbergang und einer epitaktischen Schicht auf dem Halbleiterkoerper | |
DE1489258B1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer duennen leitenden Zone unter der Oberflaeche eines Siliciumkoerpers | |
DE2115455B2 (de) | Verfahren zum Herstellen individueller Halbleiterbauelemente unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeitscharakteristiken auf einem isolierenden Substrat | |
DE2225374B2 (de) | Verfahren zum herstellen eines mos-feldeffekttransistors | |
DE1913718A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements | |
DE1640486C3 (de) | Verfahren zum reaktiven Zerstäuben von elementarem Silicium | |
DE1514359B1 (de) | Feldeffekt-Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2231891B2 (de) | Verfahren zur herstellung einer wannenartigen, amorphen halbleiterschicht | |
DE1923035A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit Passivierfilm | |
DE2063726C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements | |
DE2059116A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes | |
DE2107991A1 (de) | Hochleistungs Halbleiterbauelement. insbesondere Transistor, und Verfahren zum Herstellen dieses Bauelements | |
DE1644045B2 (de) | Verfahren zur Herstellung dotierter Galliumphosphideinkristalle zur Verwendung als Halbleiterkörper in elektrolumineszenten Bauelementen mit pnÜbergang | |
DE2742385A1 (de) | Verbundbauelement mit einer epitaxial aufgewachsenen silizium-insel | |
DE2832012C2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |